شبیه‌سازی پیل‌سوختی غشا پلیمری با استفاده از مدل کاهش‌مرتبه

در مطالعه حاضر یک پیل‌سوختی غشا پلیمری به روش رتبه‌کاسته شبیه‌سازی شده است. برای این منظور ابتدا معادلات حاکم بر پیل‌سوختی در حالت یکبعدی شامل معادلات بقای گونه‌های شیمیایی و بقای بار الکتریکی در فاز جامد و الکترولیت بصورت عددی با استفاده از روش حجم محدود گسسته‌سازی شده‌اند و با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن حل شده‌اند. برای شبیه‌سازی رتبه‌کاسته پیل‌سوختی نیز از روش تجزیه متعامد سره (pod) استفاده شده است. برای ایجاد بردارهای پایه در فضای رتبه‌کاسته نیز از روش الگوبرداری و تجزیه مقادیر منفرد استفاده شده است. همچنین آنالیز مقادیر ویژه و بردارهای پایه در این روش ارائه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که این روش قادر به شبیه‌سازی دقیق پیل‌سوختی است، بطوریکه بدون استفاده از هرگونه فرضیات ساده‌کنند یا تقریب مهندسی و همچنین بدون نیاز به سخت‌افزار خاصی یا ظرفیت محاسباتی بالایی می‌توان شبیه‌سازی پیل‌سوختی با دقت و سرعت بالا انجام داد. از مقایسه نتایج بدست آمده از روش حجم محدود با روش pod مشاهده مب‌گردد که افزایش سرعت 27 برابر حاصل شده است که در نتیجه می‌توان از این روش‌ برای اهداف کنترل، بهینه‌سازی و پایش بلادرنگ نیز استفاده کرد